| Référence | Grains (gr) | Nanogrammes (ng) |
|---|---|---|
| A sheet of A4 paper (80 gsm) | 77.1618 gr | 5 × 109 ng |
| One litre of water | 15432.4 gr | 1 × 1012 ng |
| Average adult human | 1080265 gr | 7 × 1013 ng |
| A small car | 21605302 gr | 1.4 × 1015 ng |
Le grain est une unité de masse valant exactement 64,79891 milligrammes. Son symbole est gr. C’est la plus petite unité des systèmes impérial et usuel américain, et la seule que les systèmes avoirdupois, troy et des apothicaires partagent à l’identique, ce qui en fait le pivot des conversions entre eux.
Son origine est agricole et littérale : un grain d’orge, ou de blé selon les traditions, pris comme étalon naturel parce que les semences d’une même récolte sont remarquablement uniformes. Le statut anglais de 1266 définissait le penny comme le poids de trente-deux grains de blé prélevés au milieu de l’épi. Cette définition a subsisté en principe jusqu’au XIXe siècle, où le grain fut fixé par la loi par rapport à la livre et non plus à une graine. Sept mille grains font une livre avoirdupois, et 5760 une livre troy.
Les armes à feu sont le domaine où l’unité reste la plus vivante. La masse des balles s’indique en grains de façon quasi universelle : une balle de carabine de 55 grains ou une balle de pistolet de 230 grains sont un langage courant chez les tireurs du monde entier, pays métriques compris. Les charges de poudre se pèsent aussi en grains, et les balances de rechargement sont graduées ainsi.
La pharmacie a employé le grain pendant des siècles, et l’aspirine de cinq grains est l’ancêtre du comprimé actuel de 325 milligrammes, chiffre qui paraît arbitraire en unités métriques et évident dans les anciennes. La dentisterie, les composants de flèches et de tir à l’arc, le commerce des perles et des pierres précieuses le conservent par endroits.
Sa propriété la plus remarquable est d’être la même dans tous les systèmes de poids anglais. Les poids troy, avoirdupois et des apothicaires se divisent différemment au-dessus du grain — une livre troy fait 5760 grains et une livre avoirdupois 7000 — mais tous trois reposent sur le grain identique de 64,79891 milligrammes. Le grain fut ainsi la monnaie commune permettant de comparer les poids d’un orfèvre et ceux d’un épicier, et c’est pourquoi l’unité survécut à la normalisation quand ses parents plus grands furent élagués. Les rechargeurs de cartouches exploitent aujourd’hui la même finesse : les charges de poudre se pèsent au dixième de grain, environ six milligrammes, car une petite erreur de charge produit une grande variation de pression.
Un grain équivaut à 64,79891 milligrammes exactement, à un sept millième de livre avoirdupois ou à environ 0,002286 once.
Le nanogramme est une unité de masse valant un milliardième de gramme, soit un millième de microgramme. Son symbole est ng. Exprimé dans l’unité de base du SI, il vaut 10 puissance moins douze kilogramme.
Rien d’historique ne se tient derrière le nanogramme. Il existe parce que les préfixes du SI s’étendent sans limite, et il n’est devenu utile que lorsque les instruments ont acquis la sensibilité qui le justifie. Une bonne balance analytique résout le dixième de microgramme et s’arrête là ; aucune balance ne pèse directement un nanogramme. La quantité est déduite du signal que produisent un spectromètre de masse, un dosage immunologique ou une colonne de chromatographie lorsqu’un volume connu d’échantillon les traverse.
C’est au laboratoire de biologie médicale que la plupart des gens rencontrent l’unité sans le remarquer. Les concentrations d’hormones et de médicaments dans le sang s’expriment en nanogrammes par millilitre : testostérone, antigène prostatique spécifique, digoxine, tacrolimus, et vitamine D dans la pratique américaine. Le suivi thérapeutique repose sur cette échelle, car pour certains médicaments quelques nanogrammes par millilitre séparent la concentration efficace de la concentration toxique. Les seuils antidopage s’écrivent de la même façon, et c’est pourquoi un athlète peut être déclaré positif pour une substance présente en quantités invisibles à toute autre mesure.
La chimie de l’environnement y recourt pour les contaminants les plus toxiques, dont les concentrations pertinentes se situent très en dessous de ce qu’une unité d’échelle gramme décrit commodément. Les dioxines et les furanes dans l’air se donnent en nanogrammes par mètre cube, le mercure et les hydrocarbures aromatiques polycycliques en nanogrammes par litre d’eau. Les limites réglementaires de ces substances sont fixées à des concentrations qui ne sont devenues mesurables que dans la seconde moitié du XXe siècle : l’unité et la réglementation sont arrivées ensemble.
L’échelle est difficile à se représenter. Un seul grain de sel fin pèse environ soixante microgrammes, soit soixante mille nanogrammes. Une cellule de mammifère pèse de l’ordre du nanogramme, si bien qu’un nanogramme de tissu représente quelques cellules. Un microgramme de quoi que ce soit est déjà invisible ; un nanogramme en est le millième.
Un nanogramme équivaut à 0,001 microgramme, à un millionième de milligramme et à un milliardième de gramme.